簡介
編輯聚酰胺基發酵劑或 PHA 是由許多微生物在自然界中產生的聚酯,包括通過糖或脂質的細菌發酵。 當由細菌產生時,它們既可以作為能量來源,也可以作為碳庫。 在這個家族中可以組合 150 多種不同的單體,以提供具有極其不同特性的材料。 這些塑料是可生物降解的,用于生產生物塑料。
它們可以是熱塑性材料或彈性材料,熔點范圍為 40 至 180 °C。
PHA的機械性能和生物相容性也可以通過共混、表面改性或將PHA與其他聚合物、酶和無機材料結合來改變,從而使其具有更廣泛的應用前景。
生物合成
編輯為了在實驗室環境中誘導 PHA 的產生,可以將微生物(例如 Cupriavidus necator)培養物置于合適的培養基中并提供適當的營養素,使其快速繁殖。 一旦數量達到一定水平,就可以改變營養成分,迫使微生物合成 PHA。 從細胞內顆粒包涵體中獲得的PHA產量可高達生物體干重的80%。
PHA的生物合成通常是由于某些缺乏條件(如缺乏磷、氮、微量元素等常量元素或缺氧)和碳源供應過剩造成的。 然而,在單一培養物或一組混合微生物中 PHA 生產的普遍性也可能僅僅取決于整體營養限制,而不僅僅是宏觀元素。 在用于誘導 PHA 生產的“盛宴/饑荒”循環方法中尤其如此,其中周期性地添加和消耗碳以引起饑荒,這會鼓勵細胞在“盛宴”期間產生 PHA 作為 PHA 的儲存方法 饑荒時期。
聚酯以高折射顆粒的形式沉積在細胞中。 根據微生物和培養條件,會生成具有不同羥基鏈烷酸的均聚酯或共聚酯。 然后通過破壞細胞回收 PHA 顆粒。 重組枯草芽孢桿菌海峽。 pBE2C1 和枯草芽孢桿菌海峽。 pBE2C1AB 用于生產聚羥基鏈烷酸酯 (PHA),結果表明它們可以使用麥芽廢料作為碳源以降低 PHA 生產成本。
PHA合成酶是PHA生物合成的關鍵酶。 他們使用輔酶 A - (r)-羥基脂肪酸的硫酯作為底物。 這兩類 PHA 合酶的不同之處在于對短鏈或中鏈長度的羥基脂肪酸的具體使用。
生成的 PHA 有兩種類型:
- 許多細菌(包括 Cupriavidus necator 和 Alcaligenes latus (PHB))可從具有 3 到 5 個碳原子的短鏈長度的羥基脂肪酸合成聚 (HA SCL)。
- 聚 (HA MCL) 由具有中等鏈長(包括 6 到 14 個碳原子)的羥基脂肪酸制成,例如,可以由惡臭假單胞菌制備。
一些細菌,包括嗜水氣單胞菌和芬氏硫球菌,可以從上述兩種類型的羥基脂肪酸合成共聚酯,或者至少擁有能夠參與部分合成的酶。
另一種更大規模的合成可以在土壤生物的幫助下完成。 由于缺乏氮和磷,它們每三公斤糖產生一公斤 PHA。
PHA 最簡單和最常見的形式是發酵生產聚-β-羥基丁酸酯(聚-3-羥基丁酸酯,P3HB),它由 1000 到 30000 個羥基脂肪酸單體組成。
工業生產
編輯在PHA的工業生產中,通過優化糖、葡萄糖或植物油的微生物發酵條件,從細菌中提取純化聚酯。
在 1980 年代,開發了通過發酵獲得的聚(3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯),命名為 Biopol。
作為發酵原料,可以使用葡萄糖和蔗糖等碳水化合物,也可以使用植物油或生物柴油生產中的甘油。 工業界的研究人員正在研究開發轉基因作物的方法,這些作物可以表達細菌的 PHA 合成路線,從而產生 PHA 作為其組織中的能量儲存。?PHA主要通過注塑、擠出和擠泡加工成薄膜和空心體。
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